Herstellung eines preiswerten, bistabilen Mikroventils mit niedriger Ansteuerspannung

摘要

Seit einigen Jahren ermoglicht ein neues Verfahren, das Ultraschallheisspragen, die Herstellung von Mikrokanalen aus thermoplastischen Polymeren mit einer Zykluszeit von wenigen Sekunden. Das Ultraschallheisspragen ist fur bis zu wenige Millimeter dicke Strukturen wirtschaftlicher als der Kunststoffspritzguss. Zudem sind die Investitionskosten von nur wenigen 10.000 {EUR} gering, sodass sich bereits Kleinserien okonomisch fertigen lassen. Deshalb wurde ein bistabiles Mikroventil entwickelt, welc hes durch einem Aussendurchmesser von 17 mm und eine Hohe von 3,6 mm bestens fur das Ultraschallheisspragen als Herstellungsverfahren geeignet ist. Das Mikroventil wird durch einen elektromagnetischen Aktor angetrieben, welcher als Spule ausgefuhrt ist und ebenfalls kostengunstig gefertigt werden kann. Die Schaltzeit liegt bei 20 ms, der Durchfluss bei 880 ml/min bei einer Luftdruckdifferenz uber dem Ventil von jeweils 100 kPa. Das Ventil ist dicht bis zu einem Druck von 130 kPa und sowohl fur Gase als auch Flussigkeiten geeignet. Durch das verwendete Material PVDF (Polyvinylidenfluorid) sind auch chemisch aggressive Medien verwendbar. Aufgrund seines bistabilen Charakters benotigt das Ventil lediglich 200 mJ elektrische Energie zum Schalten bei einer Schaltspannung von 15 V. Durch die Trennung von Aktor und Ventilkammer kann das Mikroventil auch fur Anwendungen der Medizin oder Biologie verwendet werden.